Trao đổi trực tuyến tại: www.mientayvn.com/chat_box_sinh.html Trang 1 PHẦN I. GIỚI THIỆU Nguồn gốc của quá trình bảo quản rau quả bằng phương pháp lên men có từ thời cổ đại. Trên thế giới, hầu hết rau quả được lên men với qui mô nhỏ, như trong điều kiện gia đình hoặc bởi những người buôn bán nhỏ. Hiện nay có một số mặt hàng sản xuất dạng này như dưa bắp cải, dưa chuột muối chua và ôliu muối chua. Có ý nghĩa thương mại quan trọng và là tiêu điểm cho seminar này. Có sự gia tăng quan tâm trong phạm vi rộng các loại rau quả lên men khác và nước ép rau quả lên men , đặc biệt ở thị trường Châu Âu (Bảng 2.1); tuy nhiên, các dạng thương mại hầu hết được sản xuất với qui mô nhỏ (Buchenhuskes cùng cộng sự, 1990). Kimchi Hàn Quốc, mang tính truyền thống trong các bữa ăn gia đình, gần đây cũng đã được thương mại hoá (Cheigh & Park, 1994; Fleming cùng cộng sự, 1995a). Việc nghiên cứu vi sinh vật trong quá trình lên men rau quả sớm bắt đầu vào những năm đầu 1900. Nhiều nghiên cứu vẫn có giá trị đến ngày nay, nhưng có nhiều thay đổi trong quá trình lên men rau quả với qui mô thương mại. Tiêu điểm nghiên cứu gần đây là việc rút bỏ nước muối, là vấn đề có ý nghĩa môi trường, và áp dụng việc cấy men giống điều khiển quá trình lên men để sản phẩm cuối cùng tăng tính vững chắc. Nhiều báo chí đã viết về chủ đề lên men rau quả, và người đọc được chỉ dẫn thêm thông tin về chủ đề này. (Daeschel cùng cộng sự, 1987; Buchenhuskes cùng cộng sự, 1990; Fleming cùng cộng sự, 1995a; Garrido- Fernandez cùng cộng sự, 1995). Vi sinh vật tiêu biểu của rau quả tươi bị ảnh hưởng lớn bởi vi khuẩn gram âm hiếu khí và nấm men, trong khi mật độ vi khuẩn lactic tạo thành lúc đầu là thứ yếu (Mundt cùng cộng sự, 1967; Mundt & Hammer, 1968; Mundt, 1970; Schneider, 1988). Tuy nhiên, hầu hết rau quả hoặc nước ép của chúng chịu sự lên men lactic tự phát trong điều kiện yếm khí với độ ẩm, nồng độ muối và nhiệt độ được điều chỉnh thích hợp để vi khuẩn lactic có sự cạnh tranh thuận lợi. Sự phát triển của vi khuẩn lactic (Bảng 2.2) phụ thuộc vào thành phần hoá học (môi trường dinh dưỡng, nồng độ muối, pH) và tính chất vật lí (loại rau quả, nhiệt độ môi trường). Môi trường thay đổi trong suốt quá trình lên men, sinh vật chiếm ưu thế Trang 2 thường là vi khuẩn có đặc điểm đặc biệt và sinh trưởng tốt. Vi khuẩn gram âm sớm bị ức chế trong quá trình lên men bởi muối thêm vào và acid tạo thành nhanh. Bảng 2.1 Một vài sản phẩm rau quả lên men mang tính thương mại ở Châu Âu, Bắc Mĩ và Hàn Quốc. S ản phẩm th ương mại chính Sản phẩm thương mại phụ Ôliu Artisô Cà chua xanh Dưa bắp cải Bắp cải (Cà chua chưa chín) Dưa leo Capers Kimchi a Cà rốt Lupinus beans Cải bông Dưa Cần tây Ớt ngọt Cà tím Ớt cay Tỏi Củ cải đường Đậu xanh Bắp cải đỏ Củ cải Trích từ Buchenhiskes, 1993. a Sản phẩm có tính thương mại cao ở Hàn Quốc. Bảng 2.2 Sản phẩm phức tạp của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men rau quả. Vi khuẩn acid lactic Dạng lên men Các s ản phẩm chính Hình dạng lactic Enterococcus faecalis Lên men đồng thể Lacta te L(+) Lactobacillus bavaricus Lên men đ ồng thể Lactate L(+) Lactobacillus brevis Lên men dị thể Lactate, acetate, CO 2 DL Lactobacillus plantarum Lên men đ ồng thể Lactate D(-),L(+), DL Lên men d ị thể Lactate, acetate Trang 3 D(-),L(+), DL Lactococcus lactis Lên men đồng thể Lactate L(+) Leuconostoc mensenteroides Lên men dị thể Lactate, acetate, CO 2 D(-) Pediococcus pentosaceus Lên men đ ồng thể Lactate DL, L(+) Trích từ Fleming cùng cộng sự (1995a). Vi khuẩn lactic có khả năng sinh ra các chất có hoạt tính kháng sinh, ức chế vi khuẩn phân huỷ peptides hoặc protein tuỳ thuộc vào giống loài. Vi khuẩn lactic là loại phổ biến sản sinh ra các chất có hoạt tính kháng sinh cả trong qui mô lớn và nhỏ (Klaenhammer, 1988). Những kết quả báo cáo nghiên cứu trên qui mô lớn, sản phẩm chất có hoạt tính kháng sinh của vi khuẩn lactic được phân lập từ quá trình lên men rau quả tự nhiên biểu thị rằng chất kháng vi khuẩn phân huỷ protein đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men thực phẩm truyền thống về mặt sinh thái học. (Fleming cùng cộng sự, 1975; Daeschel & Klaenhammer, 1985; Anderson, 1986; Daeschel cùng cộng sự, 1990; Harris cùng cộng sự, 1992a; Uhlman cùng cộng sự, 1992; Atrih cùng cộng sự, 1993; Jimenez-Diaz cùng cộng sự, 1993). PHẦN II. CÁC DẠNG SẢN PHẨM LÊN MEN TỪ VI SINH VẬT. 2.1. DƯA BẮP CẢI Sự tiến hoá của sản phẩm bắp cải muối chua được biết đến ngày nay là do nghiên cứu của Pederson (1960) và Pederson & Albury (1969). Bắp cải (Brassica oleracea) được biết và sử dụng thường ít nhất 4000 năm. Dưa bắp cải là kết quả của sản phẩm từ quá trình lên men lactic tự nhiên của muối, bắp cải đã được thái sợi. Theo người Đức nghĩa của từ acid (làm chua / Sauer) bắp cải (Braut). Đầu Trang 4 tiên dưa bắp cải được làm từ những lá bắp cải với nguồn giấm chua hoặc giấm công nghiệp (Vaughn, 1985). Sau đó, bắp cải được cắt thành nhiều miếng nhỏ, cho vào thùng và rót dung dịch có tính acid “Nước quả chua” từ còn xanh (chưa chín) nho hoặc nguồn trái cây khác. Thời gian chuyển đổi từ dung dịch có tính acid thành nước dưa muối thì không cố định. 2.1.1.Nguyên liệu Loại bắp cải (cây trồng) để sản xuất dưa bắp cải thương mại được phát triển một cách đặc biệt. Yêu cầu là bắp cải có màu trắng, hương vị dịu, ngọt, vì nó làm cho sản phẩm tốt hơn. Điểm cần quan tâm là độ rộng lớn và dày đặc ở phần đầu (3.5- 5.5Kg) với số lượng tối thiểu lá xanh ở phía ngoài. Nồng độ đường có thể lên men được khoảng 5%, với nồng độ fructose và glucose xấp xỉ ngang bằng nhau (mỗi loại 2.5%) và lượng đường sucrose thấp (Bảng 2.3). Thành phần của một vài loại bắp cải có chất diệt khuẩn và nó phụ thuộc vào loại vi khuẩn lactic chiếm ưu thế trong quá trình lên men (Kyung & Fleming, 1994a). Hầu hết những thành phần kìm hãm quan trọng là sản phẩm thủy phân đường glucose tạo thành iso thiocyanates, nitriles và thicyanates.Gần đây, hợp chất kìm hãm methyl methanethiosulphinates được xem như hợp chất diệt khuẩn chủ yếu trong bắp cải (Kyung & Fleming, 1994b). Bảng 2.3 Hàm lượng đường khử và không khử trong nguyên liệu bắp cải, dưa chuột và ôliu. Thành phần Hàm lượng (%) Lá bắp cải a Lõi bắp cải a Dưa chuột b Ôliu c Đư ờng không khử Sucrose Đường khử Fructose Glucose 0.1- 0.4 1.3- 2.4 ND d 0.1- 0.2 2.0- 2.7 2.0- 2.1 1.0- 1.2 1.0- 1.4 0.1- 1.1 2.2- 2.6 1.1- 1.7 1.0- 1.3 1.0- 3.0 a Trích từ Fleming cùng cộng sự (1988b). Trang 5 b Trích từ McCombs cùng cộng sự (1976) và Fleming cùng cộng sự (1988b). c Trích từ Garrido- Fernandez cùng cộng sự (1995). d ND, không phát hiện (không tìm thấy). 2.1.2.Công nghệ chế biến Dưa bắp cải được làm từ phương pháp muối khô bắp cải (Hình 2.1). Bắp cải tự được cắt để loại bỏ phần lá xanh bên ngoài, lá gãy hoặc lá dơ (tới 30% khối lượng). Những phần lõi được cắt bằng máy cắt lõi đảo ngược tức là cắt phần lõi trên đầu của lá. Điều chỉnh dao quay cắt đầu bắp cải thành những miếng nhỏ có kích thước 0.08- 0.16 cm. Tốt hơn là cắt thành sợi dài nhưng độ dày được xác định tuỳ thuộc vào người sản xuất, máy cắt nhỏ và bắp cải được sử dụng. Bắp cải đã cắt (cũng như món xà lách từ bắp cải ) được chuyển bằng băng tải đến những thùng chứa.Tiến trình muối khác nhau. Ở những nơi có phương tiện sản xuất thì bắp cải miếng nhỏ được cân trên dây băng tải và đúng lượng muối (2- 2.5%) được rắc trên bắp cải miếng nhỏ khi khối bắp cải di chuyển dọc băng chuyền đến thùng chứa. Ở những nơi khác, vận chuyển bằng tay thì bắp cải có thể được cân ở mỗi lần vận chuyển hoặc cân định kỳ bắp cải trong thùng chứa để kiểm tra số lượng số lượng chuyển đến thùng chứa.Trong quá trình chế biến, cần quan tâm lượng muối vào được đồng đều. Những cái cào để phân phối những miếng cải nhỏ chất thành đống trong thùng chứa ngấm muối đồng đều. Với những thùng lên men lớn 180 tấn, những tấm thuỷ tinh được sử dụng để ngăn cách mỗi ngăn khoảng 20 tấn; tuy nhiên, nhiều thùng lên men nhỏ được sử dụng trong sản xuất dưa bắp cải có tính đặc biệt. Mỗi thùng chứa được đổ đầy đến mức độ thích hợp, phủ một tấm plastic lớn đủ che trên đỉnh thùng chứa. Trong giai đoạn đầu, muối làm cho dịch bào trong rau tiết ra. Trọng lượng dung dịch nước và nước muối ở phía trên nén ép miếng bắp cải nhỏ đi xuống đến khi những miếng bắp cải được ngập hết trong nước muối. Trong thời gian ngắn, điều kiện trong thùng chứa trở nên yếm khí bởi oxy giảm và CO 2 sinh ra do sự phát triển của vi khuẩn lactic. Trang 6 Nhiệt độ và nồng độ muối NaCl lý tưởng cho quá trình lên men dưa bắp cải khoảng 18 0 C và 1.8- 2.25% NaCl. Điều này được Parmele cùng cộng sự (1927) ghi nhận đầu tiên và Marten et al (1929), và được trình bày chi tiết trong nghiên cứu của Pederson & Albury (1969). Khi gần nhiệt độ và nồng độ muối này thì vi khuẩn lactic bắt đầu hoạt động (Hình 2.2). Thực tế sản xuất thương mại ở Bắc Mĩ không điều khiển nhiệt độ, quá trình lên men xảy ra ở nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ của quá trình lên men trong lúc đầu liên quan đến nhiệt độ bắp cải nhập vào, có thể thay đổi (từ thấp hơn 10 0 C đến xấp xỉ 30 0 C), phụ thuộc vào thời gian và thời tiết trong năm. Phương pháp ướp muối khô làm cho nồng độ muối không đồng đều trong thùng chứa.(Pederson & Albury, 1969). Quá trình lên men được tiến hành ngắn là khoảng một vài tuần, dài khoảng một năm trước khi bao gói. Ở Bắc Mĩ, dưa bắp cải được dự trữ trong thùng lên men và đóng hộp khi đủ đơn đặt hàng của khách hàng. Đây là đường lối kinh tế để tồn trữ dưa bắp cải nhưng kết quả là làm thay đổi sản phẩm cuối. Nồng độ acid lactic cao trong sản phẩm dưa bắp cải trong quá trình bảo quản có thể làm cho nồng độ muối thay đổi hoặc loãng, làm giảm mùi vị và gây ra sự hư hỏng. Ở Châu Âu, bao bì và thanh trùng sản phẩm cơ bản dựa trên pH, tính acid, hoặc đánh giá cảm quan, để taọ sản phẩm đồng nhất hơn, hương vị hài hoà hơn. Trang 7 Dưa bắp cải có thể được bao gói trong những cái hộp, bình thuỷ tinh hoặc bao plastic (Fleming cùng cộng sự, 1995a). Dưa bắp cải được làm lạnh (đã vô bao bì thuỷ tinh hoặc plastic) là sản phẩm không có thanh trùng, có thêm chất bảo quản như Natri benzoate (0.1% w/w) và Kali metabisulphite. Có thể làm ổn định dưa bắp cải bằng phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ 74 - 82 0 C gần 3 phút. Rót nóng dung dịch vào hộp hoặc lọ thuỷ tinh có dưa bắp cải, bịt kín và làm lạnh nhanh để tạo môi trường chân không. Trang 8 Cắt miếng nhỏ Rút nước ngâm (Tuỳ theo yêu cầu) Ngâm dưa (Tuỳ theo yêu cầu) Bắp cải tươi Cắt phần lõi Ứơp muối Vô bao bì Lên men Trang 9 Hình 2.1 Sơ đồ diễn tả tiến trình chế biến dưa bắp cải 2.1.3 Vi sinh vật trong quá trình lên men 2.1.3.1 Quá trình lên men tự nhiên Khi bắp cải đã ngấm vào dung dịch nước muối thì những đặc tính của vi khuẩn lên men bắt đầu liên tiếp xảy ra, đầu tiên là nhóm vi khuẩn lên men dị thể hoặc vi khuẩn đồng lên men đồng thể có sinh khí hoặc không sinh khí (Fleming cùng cộng sự, 1988b). Leuconostoc mensenteroides là vi khuẩn lên men lactic dị thể lên men đầu tiên. L. mensenteroides vượt trội trước tiên bởi vì nó hiện diện ở số lượng cao (Mundt cùng cộng sự, 1967; Mundt & Hammer, 1968; Schneider, 1988), phát triển sớm ở giai đoạn đầu, và có thời gian sinh sôi nảy nở ngắn hơn vi khuẩn lactic khác trong nước ép bắp cải (Stamer cùng cộng sự, 1971). Mặc dù vượt trội nhanh, L. mensenteroides chết nhanh trong tiến trình lên men (Hình 2.2), bởi nó nhạy cảm với môi trường acid (McDonald cùng cộng sự, 1990). Làm lạnh Thanh trùng Dưa bắp cải tươi Dưa bắp cải đóng hộp [...]... chúng quá chín Áp dụng phương pháp không xử lí dung dịch kiềm và chất đắng chỉ lọc qua một phần vào trong nước muối Bởi điều này, chúng có vị quả và duy trì một vị hơi hơi đắng Chúng có thể bảo quản bằng phương pháp lên men trong nước muối, bằng tiệt trùng hoặc than trùng hoặc thêm vào chất bảo quản Ôliu được cho vào thùng chứa và được che phủ với 6 – 10% nước muối Quá trình lên men xảy ra bởi hệ thống... dạng đá khô và trở nên khô hơn khi trãi qua quá trình lên men Ôliu chín quá được rửa sạch trong 2 – 3 ngày Sau đó chúng được đặt trong thùng với lớp muối xen kẽ Sản phẩm giữ khô một phần bởi nồng độ muối cao 2.3.3.Vi sinh vật trong quá trình lên men 2.3.3.1 Quá trình lên men tự nhiên Cũng như quá trình lên men dưa bắp cải và dưa chuột, quá trình lên men của ôliu dựa trên vi sinh vật có trong nguyên... thuộc vào lượng đường, giống men và gia vị thêm vào Acid lactic bị loại bỏ trong giai đoạn khử muối và thường được thay thế bằng acid acetic Mặc dù không đòi hỏi, đôi khi muối chua lên men được thanh trùng ở nhiệt độ thấp để tăng thời gian bảo quản 2.2.3 Vi sinh vật trong quá trình lên men 2.2.3.1 Quá trình lên men tự nhiên Các yếu tố ảnh hưởng đến mật độ vi sinh vật trong lên men dưa chuột bao gồm nồng... suốt quá trình lên men dưa chuột Những vi khuẩn như L mensenteroides thường bị kìm hãm bởi nồng độ và nhiệt độ nước dưa cao, và pH giảm nhanh Quá trình lên men sơ khai hoàn thành bởi vi khuẩn lactic P pentosaceus, Lb Brevis và Lb Plantarum Nhiều giống nấm men được phân lập trong suốt giai đoạn đầu của quá trình lên men, mặc dù đây là lĩnh vực không thể xác định đặc tính triệt để Nấm men lên men được... của quá trình lên men và dần dần biến mất trong suốt giai đoạn hai của quá trình lên men Bởi vì nhóm vi khuẩn này nhạy cảm với pH thấp, nói chung chúng biến mất theo sau sự giảm pH bởi sự nhân lên của vi khuẩn lactic Ở giai đoạn đầu số lượng của coliform và bacilli xuất hiện chậm hơn quá trình lên men rau quả khác, giữ được lâu đến 10 - 14 ngày Vikhuẩn lactic ở giai đoạn đầu của quá trình lên men này... trình lên men để duy trì nồng độ muối 5 -6% Có thể tăng lên 7% hoặc cao hơn ở giai đoạn cuối quá trình lên men để tránh sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men là 24 - 270C Ở cuối quá trình lên men pH khoảng 3.8- 4.4, 0.8- 1.2% acid tính theo acid lactic (Ferguson cùng cộng sự, 1994) Quá trình lên Trang 25 men hoàn thành trong 3- 4 tuần hoặc có thẻ dài hơn, tuỳ... Fleming, 1982) Với nồng dộ muối vừa phải (5%) và nhiệt độ (20 - 27 0C) tiến trình lên men nhanh và hợp chất hydro carbon lên men được không còn, acid lactic hình thành nhiều Nói chung, quá trình lên men hoàn thành 2 - 3 tuần Xấp xỉ 1.1% acid lactic hiện diện sau quá trình lên men, với pH cuối cùng khoảng 3.3 - 3.5 Muối chua sau khi lên men, được khử muối và chế biến với nhiều sản phẩm phụ gồm đường và nguồn... thể của giống L mensenteroides đề kháng được nisin ở mức độ cao và sử dụng những giống này trong quá trình lên men dưa bắp cải cùng với nisin tinh khiết ở mức độ cao (Breidt cùng cộng sự, 1995) Nhận thấy rằng quá trình lên men lactic dị thể phát triển và làm chậm quá trình lên men lactic đồng thể Choi cùng cộng sự, (1990) đã sử dụng nisin ở mức Trang 12 độ thấp trong quá trình lên men Kimchi đã làm... lactic trong quá trình lên men ôliu tìm thấy tương tự như trong quá trình lên men rau quả khác Vi khuẩn sinh khí không đáng kể so với vi khuẩn lên men lactic đồng thể Nói chung quá trình lên men ôliu xảy ra ba giai đoạn đặc thù, đôi khi xem giai đoạn hư hỏng là giai đoạn thứ tư (Garrido - Fernandez cùng cộng sự, 1995) Một số lượng lớn vi sinh vật hiện diện trong suốt giai đoạn đầu của quá trình ngâm Những... thể hiện diện với nồng độ đủ gây ra vấn đề (xem bên dưới) khi chuyển đổi tạo thành acid lactic và CO2 theo đường hướng lên men malolactic 2.2.2.Công nghệ chế biến Dưa chuột muối chua được bảo quản bằng phương pháp lên men (40% sản phẩm ở Mĩ), phương pháp thanh trùng (40%), phương pháp làm lạnh (20%) (Fleming cùng cộng sự, 1995a), như phát hoạ ở hình 2.3 2.2.2.1 Làm lạnh với thì là Làm lạnh với thì . đường hướng lên men malolactic. 2.2.2.Công nghệ chế biến Dưa chuột muối chua được bảo quản bằng phương pháp lên men (40% sản phẩm ở Mĩ), phương pháp thanh trùng (40%), phương pháp làm lạnh. PHẦN I. GIỚI THIỆU Nguồn gốc của quá trình bảo quản rau quả bằng phương pháp lên men có từ thời cổ đại. Trên thế giới, hầu hết rau quả được lên men với qui mô nhỏ, như trong điều kiện gia. trong quá trình lên men rau quả. Vi khuẩn acid lactic Dạng lên men Các s ản phẩm chính Hình dạng lactic Enterococcus faecalis Lên men đồng thể Lacta te L(+) Lactobacillus bavaricus Lên men đ ồng